(57)【要約】【課題】注視可能な範囲を一定範囲に制限しながらも、従来よりも広い視野をたもつことができる光学部材及びそれを用いた光学装置を実現すること。【解決手段】光学部材と、光学部材を観察者に固定するための固定部材と、を有する光学装置であって、光学部材は、光学部材へおろす垂線を想定し、垂線を挟んで対称な位置にある第一および第二の点を想定し、更に、第一および第二の点それぞれから放射状に延びかつ光学部材を貫く複数の直線を想定した場合に、想定した放射状の複数の直線に沿って配置される複数の不透明部材を有する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学部材と、該光学部材を観察者に対して固定するための固定部材と、を有する光学装置であって、
前記光学部材は、前記光学部材へおろす垂線を想定し、前記垂線を挟んで対称な位置にある第一および第二の点を想定し、更に、前記第一および第二の点それぞれから放射状に延びかつ前記光学部材を貫く複数の直線を想定した場合に、前記想定した放射状の複数の直線に沿って配置される複数の不透明部材を有することを特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記不透明部材が沿って配置される直線は、前記垂線の足と交差し、かつその交差する点は前記垂線の足から所定の距離だけ離れていることを特徴とする請求項１記載の光学装置。
【請求項３】
前記複数の不透明部材は、前記垂線を挟んで対称に配置されていることを特徴とする請求項１記載の光学装置。
【請求項４】
前記複数の不透明部材の各々は二つの端を有し、前記垂線の上にあってかつ前記第一および第二の点よりも遠い第三の点を想定した場合に、前記第三の点に近い側の端をそれぞれ第一の端、前記第三の点に遠い側の端をそれぞれ第二の端とし、
前記不透明部材の第一の端と前記第三の点とを結ぶ直線と、前記垂線との角度を第一の角度と想定し、
前記不透明部材の第二の端と前記第三の点とを結ぶ直線と、前記垂線との角度を第二の角度を想定したとき、
隣り合う前記不透明部材のうち前記垂線に近い側の前記不透明部材における前記第二の角度は、前記垂線に遠い側の前記不透明部材における前記第一の角度以上であることを特徴とする請求項１記載の光学装置。
【請求項５】
前記第一及び第二の点は、眼球における基準点であり、前記第三の点は眼球における回旋点であるよう設計されていることを特徴とする請求項１記載の光学装置。
【請求項６】
複数の不透明部材を有する光学部材であって、
前記不透明部材は、前記光学部材へおろす垂線を想定し、前記垂線を挟んで対称な位置にある第一および第二の点を想定し、更に、前記第一および第二の点それぞれから放射状に延びかつ前記光学部材を貫く複数の直線を想定した場合に、前記想定した放射状の複数の直線上に沿って配置されることを特徴とする光学部材。
【請求項７】
前記不透明部材が沿って配置される直線は、前記垂線の足と交差し、かつその交差する点は前記垂線の足から所定の距離だけ離れていることを特徴とする請求項６記載の光学部材。
【請求項８】
前記複数の不透明部材は、前記垂線を挟んで対称に配置されていることを特徴とする請求項６記載の光学部材。
【請求項９】
前記複数の不透明部材の各々は二つの端を有し、前記垂線の上にあってかつ前記第一および第二の点よりも遠い第三の点を想定した場合に、前記第三の点に近い側の端をそれぞれ第一の端、前記第三の点に遠い側の端をそれぞれ第二の端とし、
前記不透明部材の第二の端と前記第三の点とを結ぶ直線と、前記垂線との角度を第一の角度と想定し、
前記不透明部材の第一の端と前記第一の点とを結ぶ直線と、前記垂線との角度を第二の角度を想定したとき、
隣り合う前記不透明部材の前記垂線に近い側の前記不透明部材における前記第二の角度は、前記垂線に遠い側の前記不透明部材における前記第一の角度以上であることを特徴とする請求項６記載の光学部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、注視可能な範囲を制御するための光学部材およびそれを用いた光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
注視可能な範囲を制御するための光学装置は、視野機能に関する研究や視覚障害者の障害の程度をはかることを目的に利用されている。なお「注視」とは、人間が視力を集中して見つめることをいい、「注視可能な範囲」とは人間が眼球を動かすことにより注視できる範囲をいう。また「注視可能な範囲を制限する」とは、上記の注視可能な範囲を一定の範囲に制限することをいう。
【０００３】
従来の光学装置に関する技術として、被験者の眼前に開口を設置して注視可能な範囲を制限する技術がある（下記非特許文献１参照）。また、眼前に直径一ミリ程度の極小の孔を設置し、眼球の回旋点の位置と眼内に入ってくる光線との位置関係を利用して、視野を確保しながら注視可能な範囲を一定範囲に制限する技術がある（下記非特許文献２参照）。
【非特許文献１】黒岩、岡崎、吉岡  「視野制限下と通常視野での注視行動の比較：廊下および階段の歩行時において」日本人間工学会誌、２００１年２月、Ｖｏｌ．３７、Ｎｏ．１、ｐ．２９‐４０
【非特許文献２】吉岡、一色  「探索歩行時にみられる特徴的行動と中心視および周辺視」日本人間工学会誌、２００３年２月、Ｖｏｌ．３９、Ｎｏ．１、ｐ．９‐１５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方で、人間の眼球は一方向を注視している場合であっても、その他の方向から入射する光を感受しており、実際、片眼では水平方向１５０度、両目では水平方向１８０度以上の範囲の光を認識しているといわれている（以下、この光を認識できる範囲を「視野」と表現する。）。従って、視野機能に関する研究を十分に進める、または視覚障害者の障害の程度を正確に測るためには、注視可能な範囲を制限しつつもその際の視野を広く維持することが必要である。
【０００５】
しかしながらこれに対し、上記非特許文献１の技術では、注視している範囲以外の広い部分の視野を遮蔽してしまうという点で不十分である。
【０００６】
また、上記非特許文献２の技術においても、注視可能な範囲を制限しつつ約３０度程度の視野を保つことには成功しているが、まだ視野の広さは十分とはいえない。
【０００７】
以上本発明は、注視可能な範囲を一定範囲に制限しながらも、従来よりも広い視野をたもつことができる光学部材及びそれを用いた光学装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、発明者は鋭意検討した結果、以下に述べる原理に思い至った。この点について図１から図２を用いて説明する。
【０００９】
まず図１を用いて説明する。人間が一方向を注視している場合、その注視している方向からの光１は眼球２の正面から入射し中心窩網膜３に当たる。しかし一方で、注視していない方向からの光４も眼球の水晶体５による屈折を通じて眼球２に入射し、中心窩網膜以外の網膜６に当たる。これによって人間は広い視野を認識する（なおここで中心窩網膜近傍で認識される範囲を中心視野といい、その周辺の網膜により認識される範囲を周辺視野ということとする。）。従って、人間が注視している状態で広い視野を感じるためには、注視している方向からの光だけでなく、それ以外の方向からの光をも遮断しないことが大切である。
【００１０】
一方で、注視可能な範囲を制限するためには、眼球が動いた場合に、注視している方向から光が眼球に入射されないようにする、即ちその光を遮断する必要がある。
【００１１】
そこで、本発明者らは眼球に入射される光の方向についてモデル化して考えた。そのモデルを図２（ａ）から図２（ｅ）に示し、その原理について説明する。図中の点線は入射される光を表す。
【００１２】
まず図２（ａ）のような状態において、何も光を遮る部材がなければ図１の説明でも述べたとおり、点線で示された光はそのまま眼球に入射する。なお、注視していない方向からの光４の光路は、眼球の水晶体５の外側にある瞳孔の縁を基準点８としてその点から放射状に延びた直線で近似できるため、図中そのように表現されている。
【００１３】
ここで、眼球２の前に、不透明部材７をこの放射状に延びる直線に沿うように配置する。このように複数の不透明部材７を配置すれば、眼球に入射する光をほとんどさえぎることがない（図２（ｂ）参照）。なお不透明部材７は遮断する光の量をできる限り押さえる観点から各々できる限り薄いものであることが好ましいが、注視可能な範囲を制限する部材であるため少なくとも可視波長の範囲で不透明であることが必要である。なおこの場合において、注視している方向からの光１は光学部材へおろす垂線ということができ、基準点８はこの垂線を挟んで対称な位置にある第一および第二の点ということができる。また、眼球の回旋点９はこの垂線上にあり、第一および第二の点よりも遠くにある第三の点ということができる。なお回旋点９とは眼球の回転中心であって、ここでは眼球が回転しても不透明部材との位置関係が保たれている点である。
【００１４】
そして、眼球２を回転させる即ち注視している方向を回転させると、いずれ不透明部材７の存在している部分に差しかかり、その方向の光は不透明部材７によって遮断され、眼球に入射されなくなる。即ち注視可能な範囲を制限することができるようになるのである（図２（ｃ）参照）。
【００１５】
ただしこの場合において、図２（ｄ）で示されているように、更に眼球を回転させた場合に、不透明部材７同士の間に隙間が生じてしまうと、回転角度に従い注視可能な角度領域が発生したり消えたりと繰り返される恐れがあるため、注視可能な範囲をより制限するためにはこの不透明部材間の隙間を抑える必要がある。
【００１６】
そこで、図２（ｅ）で示されるように、眼球２の回旋点９から見た場合に、注視した方向から眼球に入射する光が不透明部材７と少なくとも一回交わるように配置することにより、この問題を解決することができる。
【００１７】
よって以上の考察により、本発明は、以下の具体的な手段をとる。
【００１８】
本発明の第一の手段として、光学部材と、光学部材を観察者に固定するための固定部材と、を有する光学装置であって、光学部材は、光学部材へおろす垂線を想定し、垂線を挟んで対称な位置にある第一および第二の点を想定し、更に、第一および第二の点それぞれから放射状に延びかつ光学部材を貫く複数の直線を想定した場合に、想定した放射状の複数の直線上に沿って配置される複数の不透明部材を有することを特徴とする。これにより、一方向に注視している場合であっても、注視している方向以外の方向からの光を眼球に入射させることができるため、注視した状態であっても広い視野を維持することができる。また、不透明部材を放射状に延びる直線に沿って配置しているため、眼球を回転させて注視する方向を変えた場合は、いずれ不透明部材に遮られるようになる。よって、この構成により、注視可能な範囲を一定範囲に制限しながらも、従来よりも広い視野を保つことができるのである。なお光学部材がこのような手段を有しているか否かについては、不透明部材夫々に沿った延長線を夫々引き、その延長線が交わる交点（複数）を定め、その交点が光学部材からおろす垂線を挟んで対称な位置にあるか否かを確かめることで判断できる。
【００１９】
また、この場合において、不透明部材が沿って配置される想定した直線は、前記想定した垂線の足と交差し、かつその交差する点は前記想定した垂線の足から所定の距離だけ離れていることも望ましい。これにより、光学部材の垂線の足近傍には不透明部材が存在しなくなるため、注視可能な範囲を確保することができる。ここで「所定の距離」は、注視可能な範囲を定めた場合、その注視可能な範囲に対応して自動的に定められる距離である。
【００２０】
また、前記複数の不透明部材は、前記垂線を挟んで対称に配置されていることも望ましい。このようにすることで、注視している方向を中心にして対称的な光量を有する視野を得ることができる。
【００２１】
また、複数の不透明部材の各々は二つの端を有し、垂線の上にあってかつ第一および第二の点よりも遠い第三の点を想定した場合に、想定した第三の点に近い側の端をそれぞれ第一の端、第三の点に遠い側の端をそれぞれ第二の端とし、不透明部材の第一の端と第三の点とを結ぶ直線と、垂線との角度を第一の角度と想定し、不透明部材の第二の端と第三の点とを結ぶ直線と、垂線との角度を第二の角度を想定したとき、隣り合う不透明部材のうち垂線に近い側の不透明部材における第二の角度は、垂線に遠い側の不透明部材における第一の角度以上であることも望ましい。これにより、眼球を回転させ、注視している方向と垂線とのなす角度を大きくした場合であっても、不透明部材と不透明部材との間に不透明部材が存在せず眼球に光が入射してしまうことがない。いいかえれば、配置された不透明層の角度と位置が、あるひとつの物体主点から眼球の中心窩網膜に届く光線を遮蔽しながらも、同じ物体主点から周辺視野網膜に届く光線のすべてまでは遮らないように調節されているともいえる。以上、注視可能な範囲をより確実に一定範囲に制限しながら、従来よりも広い視野をたもつことができるのである。なお、第一及び第二の点は、眼球における基準点であり、前記第三の点は眼球における回旋点であるよう設計されていることが実際の製品としては好ましい。
【００２２】
また、第二の手段として、複数の不透明部材を有する光学部材であって、不透明部材は、光学部材へおろす垂線を想定し、垂線を挟んで対称な位置にある第一および第二の点を想定し、更に、第一および第二の点それぞれから放射状に延びかつ前記光学部材を貫く複数の直線を想定した場合に、想定した放射状の複数の直線上に沿って配置されることを特徴とする。これにより、一方向に注視している場合であっても、注視している方向以外の方向からの光を眼球に入射させることができるため、注視した状態であっても広い視野を維持することができる。また、不透明部材を放射状に延びる直線に沿って配置しているため、眼球を回転させて注視する方向を変えた場合は、いずれ不透明部材に遮られるようになる。よって、この構成により、注視可能な範囲を一定範囲に制限しながらも、従来よりも広い視野を保つことができるのである。
【００２３】
また、前記不透明部材が沿って配置される想定した直線は、前記想定した垂線の足と交差し、かつその交差する点は前記想定した垂線の足から所定の距離だけ離れていることも望ましい。これにより、光学部材の垂線の足近傍には不透明部材が存在しなくなるため、注視可能な範囲を確保することができる。ここで「所定の距離」は、注視可能な範囲を定めた場合、その注視可能な範囲に対応して定められる距離である。
【００２４】
また、複数の不透明部材は、垂線を挟んで対称に配置されていることも望ましい。このようにすることで、注視している方向を中心にして対称的な光量を有する視野を得ることができる。
【００２５】
また、複数の不透明部材の各々は二つの端を有し、垂線の上にあってかつ第一および第二の点よりも遠い第三の点を想定した場合に、想定した第三の点に近い側の端をそれぞれ第一の端、第三の点に遠い側の端をそれぞれ第二の端とし、不透明部材の第二の端と第三の点とを結ぶ直線と、垂線との角度を第一の角度と想定し、不透明部材の第一の端と第一の点とを結ぶ直線と、垂線との角度を第二の角度を想定したとき、隣り合う不透明部材の垂線に近い側の不透明部材における第二の角度は、垂線に遠い側の不透明部材における第一の角度以上であることも望ましい。これにより、眼球を回転させ、注視している方向と垂線とのなす角度を大きくし束愛であっても、不透明部材と不透明部材との間に不透明部材が存在せず眼球に光が入射してしまうことがない。つまり、注視可能な範囲をより確実に一定範囲に制限しながら、従来よりも広い視野をたもつことができるのである。
【発明の効果】
【００２６】
以上により、注視可能な範囲を一定範囲に制限しながらも、従来よりも広い視野を保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００２８】
図３（ａ）から図３（ｃ）に本実施例にかかる光学部材１１の概略図を、図４に本実施例にかかる光学装置１６の概略図を示す。なお本明細書でいう光学装置とは、光学部材１１と、その光学部材を観察者１５に固定するための固定部材１４とを有して構成されているものである。
【００２９】
本実施例の光学部材１１は、図３（ａ）で示すとおり外枠１２と、外枠１２に固定される不透明部材７を有して構成されている。そして光学装置１は、図４で示すように固定部材１４を介して観測者１５の眼前に固定され、注視可能な範囲を制限する。なお不透明部材と眼球の回旋点も固定するよう配置している。
【００３０】
図３（ａ）で示すように、本実施形態における外枠１２は、不透明部材７を固定するための部材であって、四辺で空間を四角く仕切るよう配置されている。外枠１２の一辺の長さは約５ｃｍ、奥行きは約５ｍｍ、厚さは約１ｍｍとした。なお外枠１２は、不透明部材７を十分に固定できる程度のものであれば特段の制限はなく、観測者１５にとってはできる限り軽い部材であることのほうが好ましい（この点は不透明部材７において同様である）。また、他の手段により不透明部材７の配置を固定できるのであれば、外枠１２はなくてもよい（この例については後述する）。なお本実施例において外枠１２はステンレスで構成されている。
【００３１】
なお本実施例では光学部材１１の一辺の長さを約５ｃｍとしているが、光学部材１１は固定部材１４により観測者の眼前に固定された場合において観測者の視野を覆うことができる程度の大きさを確保しておくことができれば特に制限はない。また外枠２は、固定部材１４により観測者の眼前に固定された場合において観測者の視野に入らない程度の大きさを確保しておくことも望ましい。（なおもちろん、固定部材１４により観測者１５と光学装置１１の間の距離を調節することも視野と外枠との大きさの関係を調節上で有用である。）
【００３２】
不透明部材７は、注視可能な範囲を制限するための部材であって、本実施例では塩ビ板で構成されており、その形状は厚さ０．3ｍｍ程度の板状体である。また不透明部材７は、眼球の水晶体外側の二つの基準点（符号８）それぞれから放射状に伸びる複数の直線に沿ってそれぞれ配置されている。この点について図３（ｂ）をもとに説明する。なお図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＳ１‐Ｓ１直線を矢印の方へ移動させつつ光学部材１１を切ったとした場合の断面図である。
【００３３】
図３（ｂ）において、不透明部材７は眼球の水晶体における二つの基準点（符号８）それぞれから放射状に延びる複数の直線に沿って配置されている。なお、二つの基準点８は、回旋点９よりも光学部材１１に近い位置に配置され、かつ、回線点９を通り光学部材１１へ延ばした垂線（注視している方向からの光１と平行）を挟んで対称となっている。
【００３４】
次に図３（ｂ）の四角で囲まれた領域（符号Ａの領域、以下「領域Ａ」という。）の拡大図である図３（ｃ）を用いて更に詳細に説明する。本実施例では、更に、回旋点９を通り光学部材１１に下ろす垂線と基準点８から放射状に延びる直線との交点１７は、垂線の足１０から所定の距離１８を有している。これは、不透明部材７が所定の距離１９を有することを意味する。すなわち、この所定の距離１９を注視可能な範囲となる。
【００３５】
そしてまた図３（ｃ）において、不透明部材７にはそれぞれ二つの端があり、回旋点９に近い側を第一の端２０とし回旋点９と、回旋点９に遠い側を第二の端２１とし、回旋点９と第一の端２０とを結んだ直線を想定し、その直線と垂線とのなす各をθ２、回旋点９と第二の端２１とを結んだ直線を想定し、その直線と垂線とのなす各をθ１とすると、θ１の方がθ２以上となっている。これにより、注視している方向が大きく回転した場合であっても、注視した方向から眼球に入射する光が不透明部材７と少なくとも一回交わるように配置することとなり、不透明部材がないために注視可能となってしまうことを防止することができる。
【００３６】
以上、本実施例により、注視可能な範囲を一定範囲に制限しながらも、従来よりも広い視野を保つことができるようになった。
【実施例２】
【００３７】
次に、本発明の他の実施例について説明する。実施例１は、光学部材１１の一断面で本発明の効果を得ることができるよう構成されていたが、本実施例は、眼球２に対して上下左右のいずれにおいても効果をそうするよう配置したものである。具体的には、回旋点９から光学部材１１へおろした垂線を中心に回転対称を持たせたものである。図５に本実施例にかかる光学装置の正面図を示す。なお本実施例にかかる光学装置は光学部材１１以外施例１とほぼ同じである。
【００３８】
図５、図６（ａ）、図６（ｂ）における光学装置は、不透明部材７が板状ではなく、先端を切り取った円錐形となっており、これらを複数入れ子のように重ね合わせている点が特徴である。なお図６（ａ）、図６（ｂ）はこの重ね合わせについて説明を行うための図である。
本実施例にかかる光学装置は、光学部材に対して引かれる垂線を想定し、かつその垂線を含んだ平面で光学部材１１を切り取ったとき、不透明部材７がいずれの面においても先ほどの実施例１と同様になっていることが特徴である。また、このような配置とすると、中心近傍における不透明部材７を外枠１２に固定することが困難となるため、その間隙１３をアクリルなどの可視領域において透明な材質で充填しておくことが考えられる。これにより注視可能な範囲を一定範囲に制限しながらも、従来よりも広い視野を保つことができる光学装置が提供できる。
【００３９】
なお上記において、アクリルなど透明な材質を使用する場合には、あえて不透明部材７のような特別な部材を形成して挟み込む必要はない。アクリル部材どうしの接合面に流し込む接着剤に不透明に硬化するもの選定することによって、不透明部材7を挟み込むのと同じかそれ以上の効果が期待できる。アクリルの接合面にできる接着剤の層は、上記の不透明部材7の部材がどのようなものであれ、それよりはるかに薄く視界の邪魔にならないし、また効率よく正確に配列することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の原理を説明する概略図。
【図２（ａ）】本発明の原理を説明する概略図。
【図２（ｂ）】本発明の原理を説明する概略図。
【図２（ｃ）】本発明の原理を説明する概略図。
【図２（ｄ）】本発明の原理を説明する概略図。
【図２（ｅ）】本発明の原理を説明する概略図。
【図３（ａ）】実施例１にかかる光学部材の説明図。
【図３（ｂ）】実施例１にかかる光学部材の説明図。
【図３（ｃ）】実施例１にかかる光学部材の説明図。
【図４】実施例１にかかる光学装置の説明図。
【図５】実施例２にかかる光学装置の正面図。
【図６（ａ）】実施例２にかかる光学部材の不透明部材の配置を説明する図。
【図６（ｂ）】実施例２にかかる光学部材の不透明部材の配置を説明する図。
【符号の説明】
【００４１】
１…注視している方向からの光、２… 眼球、３…中心窩網膜、４…注視していない方向からの光、５…水晶体、６…網膜、７…不透明部材、８…基準点、９…回旋点、１０…垂線の足、１１…光学部材、１２…外枠、１３…間隙、１４…固定部材、１６…光学装置、１７…交点、１８…所定の距離、
【図１】
2006047341.tif 000003
【図２（ａ）】
2006047341.tif 000004
【図２（ｂ）】
2006047341.tif 000005
【図２（ｃ）】
2006047341.tif 000006
【図２（ｄ）】
2006047341.tif 000007
【図２（ｅ）】
2006047341.tif 000008
【図３（ａ）】
2006047341.tif 000009
【図３（ｂ）】
2006047341.tif 000010
【図３（ｃ）】
2006047341.tif 000011
【図４】
2006047341.tif 000012
【図５】
2006047341.tif 000013
【図６（ａ）】
2006047341.tif 000014
【図６（ｂ）】
2006047341.tif 000015